Beam Instrumentation and Diagnostics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Strehl, Peter

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:2006-3

价格:$ 270.07

装帧:HRD

isbn号码:9783540264019

丛书系列:

图书标签:

• Beam Instrumentation
• Beam Diagnostics
• Particle Accelerators
• Beam Physics
• Vacuum Technology
• Electronics
• Data Acquisition
• Signal Processing
• Instrumentation
• Physics

《量子场论导论：粒子物理学的基石》 内容简介 本书旨在为物理学、数学及相关工程领域的研究生和高年级本科生提供一套全面且深入的量子场论（Quantum Field Theory, QFT）入门教材。量子场论是现代物理学的核心理论框架，它成功地将狭义相对论与量子力学结合起来，为描述基本粒子及其相互作用提供了最精确的数学语言。本书的结构设计旨在循序渐进，从基础概念出发，逐步引导读者掌握高阶的计算技巧和前沿的研究方向。 全书分为四个主要部分，共计十五章。 第一部分：经典场论与量化基础 (Classical Foundations and Quantization) 本部分聚焦于构建量子场论的理论基础。我们首先从经典场论的拉格朗日形式（Lagrangian Formalism）入手，详细阐述了连续系统的哈密顿力学推广，包括欧拉-拉格朗日方程在场论中的应用。重点讨论了诺特定理（Noether's Theorem）及其在导出守恒量，如能量、动量和角动量守恒中的关键作用。 随后，我们将引入经典场——标量场、旋量场和矢量场的数学结构。对于无质量和有质量的场，我们将推导它们各自的运动方程（如Klein-Gordon方程和Dirac方程）。 核心的量化步骤在第三章和第四章详细展开。我们采用正则量子化（Canonical Quantization）方法，通过对场变量及其共轭动量进行对易关系（或反交换关系）的指定，将经典场提升到量子算符层面。这涉及对自由场的正能和负能解进行傅里叶分解，并定义产生（creation）和湮灭（annihilation）算符。读者将通过具体的例子，理解这些算符如何构建 Fock 空间，以及粒子态是如何在该空间中表示的。对于费米子场，我们将强调使用反对易关系（Anti-commutation Relations）的必要性，这是满足泡利不相容原理的严格要求。 第二部分：微扰论与相互作用 (Perturbation Theory and Interactions) 在第二部分，我们将把焦点从自由场转向相互作用场。物理世界中的粒子并非孤立存在，它们通过相互作用进行交换。我们引入相互作用绘景（Interaction Picture），并详细介绍S矩阵（S-matrix）及其在计算散射过程中的核心地位。 Dyson级数（Dyson Series）是计算S矩阵展开式的关键工具。本书将详尽讲解如何使用Dyson级数来构造微扰展开，并引入费曼图（Feynman Diagrams）作为图形化表示微扰展开项的强大工具。费曼图不仅是教学的辅助手段，更是现代粒子物理学研究的标准语言。我们将详细解释每个图元的物理意义，包括内部线（传播子）、顶点（耦合常数）和外部线（入射/出射粒子）。 计算散射截面和衰变率是检验QFT预测能力的关键步骤。我们将运用微扰论计算最简单的费曼图，如电子-电子散射（Møller散射）的低阶修正，并演示如何通过费曼规则提取振幅，进而计算微分截面。 第三部分：重整化与有效场论 (Renormalization and Effective Field Theories) 在计算高阶微扰修正时，不可避免地会出现无穷大的结果，这是QFT面临的最深刻挑战之一。第三部分将专门致力于解决这一问题，即重整化（Renormalization）理论。 我们将首先分析一圈（one-loop）计算中出现的紫外（UV）无穷大，并从物理直觉上阐述“裸”量与“物理”量的区别。核心内容是重整化方案的介绍，包括经典的正则化方法（如截断法）以及更严格的维度正则化（Dimensional Regularization）。我们将清晰地展示如何通过重新定义耦合常数和场强度（即重整化）来吸收这些无穷大，使理论在有限的物理参数下做出精确的预测。 本书强调了重整化群（Renormalization Group, RG）的概念。RG流动的思想揭示了物理定律如何依赖于我们观测的能量尺度。我们将介绍Callan-Symanzik方程，并解释跑动耦合常数（Running Coupling Constants）的物理意义，例如量子电动力学（QED）中的兰姆位移和跑动电荷。这部分内容将自然地过渡到有效场论（Effective Field Theory, EFT）的框架，解释为何低能物理不需要知道所有高能细节。 第四部分：规范场论与标准模型前奏 (Gauge Theories and Prelude to the Standard Model) 最后一部分将介绍现代粒子物理学的核心框架——规范场论（Gauge Theory）。我们从抽象的局部规范不变性原理出发，推导出规范场的动力学——杨-米尔斯理论（Yang-Mills Theory）。 我们将详细探讨非阿贝尔规范理论（如SU(N)群）与阿贝尔理论（QED，基于U(1)群）的区别。这包括理解规范玻色子（如光子、胶子）的传播子以及规范群结构如何约束相互作用的类型。 本书将运用规范场论的语言重新审视QED，并简要介绍量子色动力学（QCD）的基本结构，包括渐近自由（Asymptotic Freedom）的概念。最后，我们将探讨自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking）及其在规范理论中的应用，为理解电弱理论和希格斯机制（Higgs Mechanism）奠定必要的理论基础。 本书特点： 严格性与直观性的结合： 既保持了数学推导的严谨性，又通过大量的物理图像和具体例子来增强读者的直观理解。 计算驱动： 包含数百个详细的计算步骤和习题，旨在训练读者独立运用QFT工具解决问题的能力。 前沿衔接： 结构布局旨在平滑过渡到更高级的主题，如共形场论、拓扑场论以及标准模型的高级应用。 本书适合希望深入掌握粒子物理学理论基础，或计划从事凝聚态物理中多体理论研究的读者。

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